【2017年整理】宽大断层铸铁轮材无冒冶炼铸造技艺预设实践.docVIP

　　 宽大断层铸铁轮材无冒冶炼铸造技艺预设实践 信息来源： 全球铝业网 更多信息请参考 HYPERLINK 　　摘要：1工艺设计的理论依据均衡凝固理论提出了膨胀及收缩动态叠加、有限补缩的原理，为无冒口工艺铸造奠定了理论基础。它是利用浇注过程中的后补作用，即浇注结束时，浇注系统短期畅.. 　　1工艺设计的理论依据 　　均衡凝固理论提出了膨胀及收缩动态叠加、有限补缩的原理，为无冒口工艺铸造奠定了理论基础。它是利用浇注过程中的后补作用，即浇注结束时，浇注系统短期畅通的补缩作用和凝固过程中石墨化膨胀作用，来补偿铁水在冷却和凝固的过程中而产生的体积收缩，在不专设补缩冒口的条件下，获得致密的铸件。 　　根据研究资料，一般认为无冒口铸造条件是：铸件模数大；铸型刚度高，强化铸型冷却；快浇，内浇道分散，要适当的薄；铁液冶金质量有利于石墨化，CE最好在4.34.7%，孕育要充分；浇注温度低于1350. 　　2工艺设计与步骤 　　21飞轮的结构特征 　　飞轮的平均模数Mc=8.4cm，最大壁厚为483mm，属于厚大件。在浇注凝固过程中，冷却速度缓慢，收缩速度小，相对收缩后移，使均衡点提前到浇注补缩作用结束的时刻，后补作用大，可以实现无冒口铸造。飞轮的质量周界商Qm=10kgcm3，根据质量周界商的范围划分，该件属均匀稀疏体，配合高刚度铸型、强化冷却等工艺措施，可以依靠浇口后补作用来实现无冒口铸造。 　　22浇注系统的设计 　　2.2.1浇道引入方式 　　无冒口铸造的浇注系统优先采用顶注，内浇道分散多道，径向、轴向引入，有利于铁水凝固的胀缩叠加。根据飞轮的结构特征，横浇道环形布置，内浇道多道均匀分散搭边轴向引入，使铁水在浇注过程中平稳上升，造成胀缩早期叠加的温度场，以便充分利用石墨化膨胀的作用。浇注时，先浇入的铁水沉到铸件的底部，冷却收缩时可从上部后续的铁水得到补充，而底部凝固所产生的石墨膨胀正好能补偿上部铁水的收缩，配合石墨（高性能的石墨电极抛丸清理设备）外冷铁的强化冷却作用，从而达到使上部铁水收缩相对后移，下部铁水膨胀相对提前的目的，使均衡点移至浇注系统补缩作用中止的时刻，为无冒口铸造创造条件。 　　2.2.2浇注系统计算 　　根据大孔出流理论，计算浇注系统各组元截面积： 　　根据铸造工艺工装，确定直浇道有效高度H=300mm；计算浇注时间=155s；选取浇注系统截面比F直%F横%F内=1%1.6%1.2，选取流量因素1=0.60，2=0.60，3=0.55；计算有效截面比k1=0.63，k2=0.91；计算平均压头和内浇道实际出流压头hp=h3=11cm；根据奥藏公式，计算内浇道截面积F内=72cm2，取内浇道截面形状为343620mm扁平形，搭边宽度15mm，共14道；计算横浇道截面积F横=48cm2，取横浇道截面形状为607070mm梯形；计算直浇道截面积F直=60cm2，取直浇道为（90mm圆柱形；）横浇道充满判据H余=10cm0，横浇道充满有余，有挡渣能力。 　　23铸型的选择和强化冷却 　　铸件的自补缩方式可分为均衡补缩、通道传输补缩、固态挤压补缩三种方式。由于球铁的凝固特征是糊状凝固，铁水在冷却凝固过程中产生的体积膨胀很大，固态挤压补缩占优势，为了使铸型不因此而产生扩大外移，保证铸件内部组织不出现缩松、缩孔等缺陷，选择高刚度砂箱和呋喃树脂砂铸造。 　　飞轮底面和侧面均布石墨冷铁，提高铸型冷却能力，配合多道分散进铁，尽可能使铸件各部分同时开始、并同步进行冷却和凝固。石墨冷铁使用前需经过烘干处理，防止铸件表面出现气孔和气缩孔。 　　24化学成分选择与处理工艺控制 　　为了使铁水在凝固过程中（在不产生石墨漂浮的条件下）析出较多石墨，充分利用其膨胀量达到自补缩的目的，选择化学成分为：3.53.7%C；2.52.7%Si；4.34.5%CE；0.65%Mn；0.03%S；0.05%P.为了获得冶金质量好的铁液，采用工频炉熔炼，并按照规定的处理工艺严格控制熔炼浇注过程。 　　为了减少铁水因温度降低而产生的收缩量，选择浇注温度 　　为了使铁水在铸型内形成胀缩早期叠加的温度场，选择较快的浇注速度，浇注时间控制在3分钟之内。 　　25排气系统的开设 　　为了使铸型内受热膨胀的气体压力不减小铁水充型速度，达到快速浇注的目的，在型腔顶部设置16个18020mm扁出气冒口，兼有强化冷却的作用；在浇注系统对面设置（200mm溢流耳冒口，起排气、集渣、除冷头的作用。冒口颈宽430mm，厚20mm，距铸型边距离50mm，使整个排气面积大于F内。 　　3结果 　　采用本工艺共生产了6件合锻飞轮（如），一次合格率100%，无一出现缩孔缩松等铸造缺陷，工艺出品率达95%，既降低了材料、能源的消耗，提高了工艺出品率